Maquinação de aços inoxidáveis

O aço inoxidável é um material difícil de maquinar. A maquinação implica um risco de têmpera a frio. Além disso, os erros de maquinação podem criar superfícies de ataque para corrosão. O artigo seguinte responde à pergunta frequente "Pode enferrujar em aço inoxidável?", fornece uma visão geral dos problemas durante a maquinação, vários métodos de maquinação e critérios de seleção para a ferramenta correta para maquinação de aço inoxidável.

O que é o aço inoxidável?

O termo aço inoxidável refere-se a aços ligados ou não ligados com um grau especial de pureza. Coloquialmente, o aço inoxidável refere-se a todos os aços resistentes à corrosão; no entanto, no sentido técnico, o aço inoxidável pode certamente enferrujar. A norma DIN EN 10020 define a terminologia para aços, incluindo aços inoxidáveis.

Os aços inoxidáveis são materiais populares devido à sua disponibilidade e propriedades. O aço inoxidável tem as seguintes propriedades:

• Durável
• Visual apelativo
• Muito variável

A versatilidade em particular é muito apelativa: O aço inoxidável tem propriedades variáveis, dependendo da sua composição. Por exemplo, o crómio garante resistência à corrosão, enquanto o níquel promove a resistência ao ácido. Devido às propriedades positivas que podem ser ajustadas por diferentes ligas, vários aços inoxidáveis são frequentemente utilizados para fabricar peças padronizadas para engenharia mecânica.

A figura seguinte mostra uma comparação das propriedades do aço indicado a designação de acordo com JIS e os códigos de material associados válidos na Europa:

Comparação das propriedades dos diferentes aços

• A = Resistência à corrosão
• B = Polibilidade
• C = Maquinabilidade
• D = Soldabilidade
• E = Magnetizabilidade
• Quanto mais para fora o valor do parâmetro for mostrado, mais pronunciado ele é.

Os seguintes aços são codificados pelo número de material: X5CrNi18-10 (1,4301 / SUS 304), C X X105CrMo17 (1,4125 / SUS 440), X8CrNiS18-9 (1,4305 / SUS 303) e 100Cr6 (1,3505 / SUJ 2).

Problemas com o manuseamento e maquinação de aço resistente à corrosão

Presume-se incorretamente que o aço resistente à corrosão é 100% inoxidável. Isto não é verdade: uma camada passiva ou película de óxido que protege o aço contra a corrosão sob a influência do oxigénio na superfície de aço inoxidável ligado a crómio.   Esta camada é muito fina a 0,06 - 0,08 micrómetros. No entanto, esta camada demora algum tempo a formar-se e a proteger-se ativamente contra a corrosão. Os problemas típicos durante a maquinação são que não foi permitido tempo suficiente para a formação da camada ou a camada passiva é destruída por riscos, incluindo durante a maquinação. No entanto, o contacto com outros metais menos preciosos também pode levar à ferrugem (corrosão de contacto) de um aço que é realmente classificado como inoxidável. O metal menos precioso reage ao contacto, por exemplo, com água e oxigénio. Corroi. Extrai o oxigénio necessário para a oxidação do seu ambiente imediato. A camada passiva do aço inoxidável ligado a crómio consiste num óxido de crómio, um composto químico de crómio e oxigénio. No ponto de contacto, a camada de óxido de crómio é, assim, privada do oxigénio e a camada protetora é destruída como resultado. A superfície agora desprotegida do aço inoxidável também pode sofrer corrosão.

Várias precauções para manuseamento e maquinação de aços inoxidáveis

Devido aos problemas acima mencionados, deve ser dada muita atenção ao manusear e maquinar aço resistente à corrosão. Por exemplo, as ferramentas utilizadas para aço inoxidável devem ser utilizadas exclusivamente para este fim e não devem ter contacto prévio com outros aços. Isto inclui o armazenamento das ferramentas.

No entanto, as coisas ainda podem correr mal mesmo depois de o aço sem corrosão ter conseguido através da operação de maquinação. Se o aço inoxidável entrar em contacto durante o transporte, por exemplo, com ferro em forquilhas em empilhadoras ou ferramentas, as manchas resultantes podem representar um novo risco de corrosão. Por conseguinte, deve ter-se especial cuidado para garantir que são utilizados apenas meios de transporte adequados.

Mas agora vamos ver o próprio processo de maquinação: Segue-se uma descrição de vários métodos de maquinação, o que tem de ser observado e que ferramentas utilizar.

Corte e separação de aço inoxidável

Devido aos problemas acima, deve ser dada muita atenção ao separar e cortar aço inoxidável. O processo de corte pode gerar calor ou criar ferrugem no ar. Os métodos de maquinação, tais como a perfuração e a fresagem, representam frequentemente um desafio na maquinação de aço inoxidável. Por exemplo, o elemento de liga de níquel tem um efeito negativo na capacidade de corte e maquinabilidade do aço. Para além de utilizar brocas e ferramentas de fresagem especiais de elevado desempenho, também é importante utilizar parâmetros de maquinação que correspondam ao material. Como regra geral, é adicionado um auxiliar abrasivo ao cortar aço inoxidável à medida. Segue-se uma breve descrição geral dos métodos comuns para cortar aço inoxidável:

• Corte a jato de água: Um jato de água extremamente fino é direcionado sob alta pressão (até 6000 bar) para o metal por meio de um bico juntamente com um material abrasivo, como areia. A areia poli simultaneamente a superfície, garantindo assim uma baixa aspereza da superfície. Não é gerado calor por este método de corte. Este método também é adequado para chapas metálicas espessas. No entanto, em comparação com outros métodos, é relativamente lento e os custos para o abrasivo adicional podem ser elevados, dependendo da espessura da folha.
• Corte de plasma: Um gás eletricamente condutor (plasma) é igualmente direcionado para o metal por um bocal, onde é criado um arco entre o elétrodo e a peça de trabalho, que aquece fortemente e derrete a superfície. No entanto, é criada uma junta de corte relativamente larga em comparação com o corte a laser ou a jato de água. No entanto, as vantagens são que uma ampla variedade de contornos pode ser implementada, folha de metal espessa pode ser cortada e que o método é geralmente muito rápido.
• Corte a laser: Um feixe de laser altamente focado é direcionado para o metal, que é então derretido/evaporado com precisão. A região afetada pelo calor é muito limitada. O corte a laser pode ser utilizado para fabricar contornos complexos; é composto por aço inoxidável sem desgaste e é muito preciso e rápido. No entanto, o corte a laser é menos adequado para chapas metálicas espessas.

Unir e conectar aços inoxidáveis

Os aços resistentes à corrosão podem ser unidos e ligados de diferentes formas. Os métodos adequados dependem muito do material e das suas propriedades. Os possíveis métodos de união são:

• Soldadura
• Soldagem
• Cola

Além do facto de nem todos os aços inoxidáveis poderem ser soldados, a soldadura apresenta, em particular, o maior risco de corrosão. O calor forte resultante pode levar à formação de carbonetos de crómio, tensões de tração internas ou temperamento (oxidação). Caso se desenvolvam fissuras, a probabilidade de corrosão das folgas é elevada. As esferas de soldadura só devem ser colocadas com materiais e métodos de soldadura adequados e devem ser sempre passivadas após o processo de soldadura. Esta é a única forma de garantir a resistência à corrosão. Uma vez que a superfície de aço inoxidável está passivada, é necessário um agente de fluxo durante a brasagem. Se pretender colar aço inoxidável, a superfície deve ser rugosa. Quanto mais lisa for a superfície, mais fraca será a ligação do material adesivo. Porque, se for de elevada dureza, são necessárias ferramentas especiais para perfurar aço inoxidável. A MISUMI, por exemplo, tem as seguintes ferramentas para maquinagem dos vários materiais:

• Lâminas de serra circulares
• Cortadores de orifícios
• Fresadoras finais

Tratamento de superfícies e maquinação de superfícies: Aço inoxidável moído e passivado quimicamente

A superfície de aço inoxidável pode, por exemplo, ser escovada, lixada, polida ou envernizada. Isto altera a aspereza da superfície do aço inoxidável. Quanto mais áspera for a superfície, mais suscetível se torna o aço inoxidável à corrosão. A moagem é, portanto, um método popular para o tratamento de superfície do metal.

Os métodos comuns para moagem de aço inoxidável incluem moagem por correia e moagem de precisão. A moagem da correia cria acabamentos particularmente suaves e de alta qualidade e podem ser realizadas remoções de material maiores. No entanto, várias rugosidades de superfície também podem ser percebidas usando tamanhos de grãos diferentes no abrasivo. As correias de moagem de alta qualidade são cruciais para evitar a contaminação com ferrugem estranha. Por este motivo, a MISUMI tem uma vasta gama de diferentes abrasivos para processamento em aço inoxidável.

A moagem de precisão como método adicional visa obter a máxima precisão; o processo de moagem húmida em particular é muito preciso. As superfícies resultantes são particularmente planas e paralelas. Por exemplo, isto pode desempenhar um papel importante em relação às tolerâncias, consulte também o artigo do blog Limites de processamento e normas de precisão para peças de chapa metálica, bem como classes de tolerância de acordo com ISO 22081 e DIN ISO 2768: Utilização otimizada de tolerâncias gerais. Encontre mais detalhes sobre isto no portal meviy.

Seleção da ferramenta

Para uma maquinação eficiente e bem-sucedida, muito pode ser tido em conta ao selecionar as ferramentas. As ferramentas para maquinação de aço inoxidável devem ser duras, mas não demasiado duras. A ferramenta que é demasiado dura pode ficar quebradiça rapidamente e partir-se mais facilmente como resultado da maquinação. Além disso, podem ocorrer vibrações aumentadas durante a maquinação, o que afeta o acabamento da superfície. Por conseguinte, é essencial determinar a dureza correta da ferramenta para o processamento em aço inoxidável. A dureza do aço inoxidável e das ferramentas de maquinação baseia-se geralmente na escala Rockwell (HRC). Os valores típicos de HRC para ferramentas de maquinação em aço inoxidável situam-se no intervalo de 58 a 65 HRC.

Aplicam-se outros intervalos de dureza, dependendo da classe de maquinação (por exemplo, serrar, perfurar, fresar, esmerilar com precisão). A tabela seguinte fornece uma visão geral da ferramenta adequada para que durezas:

A resistência ao desgaste da ferramenta está intimamente associada à dureza. O aço inoxidável é normalmente um material muito abrasivo e as ferramentas abrasivas utilizadas devem, portanto, ter uma elevada resistência ao desgaste. Um revestimento feito de nitrito de titânio, por exemplo, pode melhorar a resistência ao desgaste. Além disso, as ferramentas devem ter uma elevada resistência ao calor, uma vez que pode ser gerado calor significativo durante a maquinação de aço inoxidável. O corte pode gerar calor até aprox. 800 °C a 1200 °C, que é concentrado diretamente na extremidade de corte da ferramenta devido à baixa condutividade do calor.

No entanto, na MISUMI, para além das ferramentas de maquinação e remoção de material, também encontrará outras ferramentas especialmente adaptadas para aço inoxidável, como os curvadores de tubos.

Instruções para uma maquinação bem-sucedida

As instruções seguintes podem ser utilizadas como guia para excluir muitos erros durante a maquinação. A limpeza é uma prioridade máxima: a transferência de partículas (ferrugem no ar) de outros aços aumenta o risco de corrosão em aços inoxidáveis. Mas a limpeza afeta não só o ambiente de trabalho, mas também os próprios materiais de trabalho, como abrasivos. Também é importante dar tempo à formação da camada passiva. Com temperaturas ambiente normais de 20 °C, isto pode demorar 24 a 48 horas e ainda mais tempo na presença de humidade. Isto deve ser tido em consideração ao determinar o intervalo de tempo de maquinação.